Ten artykuł na temat ograniczeń dietetycznych jest częścią dłuższej serii obejmującej wszystkie kwestie związane ze starzeniem się i długowiecznością. Inne artykuły z tej serii poruszały tematy starzenia się komórek, konserwacji kości i mięśni, zdrowia serca, uszkodzeń DNA i wielu innych tematów.

„Jesteś tym, co jesz” – głosi przysłowie. Ale jak dużo co jesz, może być równie ważne. W ostatnich latach wykazano, że ograniczenia dietetyczne wydłużają życie i poprawiają zdrowie – przynajmniej w przypadku myszy i muszek owocowych. Ograniczenia dietetyczne powiązano również ze spowolnieniem starzenia się mózgu, opóźniając początek pogorszenia funkcji poznawczych. Dokładne mechanizmy, dzięki którym to robi, pozostają jednak nieuchwytne. Teraz naukowcy z Buck Institute for Research on Aging być może odkryli kluczową część układanki. Ich ustalenia, opublikowane w Komunikacja przyrodniczasugerują, że korzyści dla mózgu związane z ograniczeniami w diecie można przypisać genowi zwanemu odporność na utlenianie 1 (OXR1)który pomaga chronić komórki przed uszkodzeniami oksydacyjnymi.

Lokalizowanie genów długowieczności

Muszki owocowe, których żywotność wynosi od 40 do 50 dni, idealnie nadają się do badania długowieczności. Naukowcy mogą szybko zaobserwować wpływ czynników środowiskowych lub genetycznych, takich jak dieta, na starzenie się i długość życia. Aby ułatwić tę pracę, naukowcy opracowali Genetyczny Panel Referencyjny Drosophila (DGRP), zbiór około 200 „standaryzowanych” linii muszek owocowych.

W tym badaniu zespół z Buck Institute wykorzystał 160 szczepów z panelu referencyjnego. Każdy szczep został podzielony na dwie grupy: jedną, która mogła jeść tyle, ile chciała, tzw dowolnie w technicznym żargonie, i drugi, który otrzymywał tylko jedną dziesiątą swojej zwykłej diety. Po przejściu pełnego cyklu życiowego muszek owocowych skanowano ich genomy.

Naukowcy skupili się na wariantach pięciu genów, które były silnie skorelowane z ekstremalną długowiecznością. Wiadomo, że dwa z tych genów mają odpowiadające wersje u ludzi: ferredoksyna (Fdxh) I musztarda (mtd). Ludzka wersja tych genów jest ferredoksyna 2 I Odporność na utlenianie 1 (OXR1), odpowiednio. Wyewoluowały od wspólnego przodka dawno temu i nadal pełnią podobną funkcję u różnych gatunków.

Tych, musztarda/OXR1 przykuło uwagę badaczy. Ludzie, którym brakuje odporność na utlenianie 1 genu cierpi na poważne wady centralnego układu nerwowego i mózgu. Są także podatne na przedwczesną śmierć. Natomiast w modelach mysich sztuczna nadmierna aktywacja genu chroni przed stwardnieniem zanikowym bocznym (ALS), chorobą atakującą neurony ruchowe rdzenia kręgowego, która powoduje postępujące osłabienie i rozpad mięśni.

OXR1 i zdrowie mózgu

W zależności od sytuacji geny można włączyć lub wyłączyć. Proces ten, tzw Ekspresja genu, określa, kiedy i gdzie powstają białka i informacyjny RNA (mRNA); w końcu geny dostarczają instrukcji genetycznych do produkcji białek. Regulacja ekspresji genów działa również jako rodzaj „kontroli objętości” poprzez kształtowanie ilości wytwarzanego białka. Kiedy geny ulegają silnej ekspresji – w pozycji „włączone” – mówi się, że ulegają one zwiększonej lub nadekspresji. Kiedy ich ekspresja jest zmniejszona – w pozycji „wyłączonej” – ulegają obniżeniu lub niedostatecznej ekspresji.

Analiza genomów muszek owocowych wykazała, że ​​ograniczenia dietetyczne spowodowały siedmiokrotny wzrost ekspresji musztarda mRNA w mózgach muszek owocowych. Były to te same muszki owocowe, które wykazywały zwiększoną długość życia. Blokowanie ekspresji musztarda gen powodował natomiast poważne wady rozwojowe i skrócenie długości życia, niezależnie od diety stosowanej przez myszy. To sugeruje, że musztarda jest integralną częścią długowieczności.

Podobne wyniki zaobserwowano podczas analizy ludzkich neuronów pod kątem ekspresji odporność na utlenianie 1 i długość życia.

Ale jak to jest, że musztarda/odporność na utlenianie 1 geny mają taki wpływ na długowieczność i zdrowie mózgu? Naukowcy odkryli, że może to sprowadzać się do procesu zwanego recyklingiem białek endosomalnych. W skrócie jest to rodzaj komórkowego systemu gospodarowania odpadami: kiedy coś zostaje zinternalizowane przez komórkę, należy je posortować i podzielić na „śmieci”, które zostaną zniszczone, lub „recyklingowe”, które zostaną zniszczone. zostać zwrócone do błony komórkowej w celu ponownego wykorzystania.

Kluczowym czynnikiem w recyklingu endosomalnym jest kompleks wielobiałkowy zwany retromerem. Ten kompleks białkowy jest zachowany u wszystkich eukariontów – w zasadzie wszystkich zwierząt, roślin i grzybów. Dysfunkcja retromeru powoduje, że lizosomy, komórkowe „spalarnie”, zaczynają szaleć, zakłócając usuwanie śmieci komórkowych i powodując ich gromadzenie się. Mutacje retromeru powiązano z chorobami Alzheimera i Parkinsona.

Na podstawie analiz genetycznych i eksperymentów naukowcy doszli do takiego wniosku musztarda/odporność na utlenianie 1 wchodzą w interakcje z kompleksem retromeru i utrzymują go, pomagając zapobiegać wszelkim powikłaniom neurodegeneracyjnym związanym z jego dysfunkcją. Potwierdzeniem tego jest fakt, że sztuczna stabilizacja kompleksu retromerów pozwala na ratowanie defektów poznawczych i długowieczności wywołanych przez musztarda/odporność na utlenianie 1 niedobór. Zwiększając ekspresję tych genów, ograniczenia dietetyczne sprzyjają zdrowiu mózgu.

Zastrzeżenia

Choć ekscytująca, ta praca ma wiele zastrzeżeń. Są to te same zastrzeżenia, które napotyka większość badań dotyczących ograniczeń dietetycznych.

Pierwszą rzeczą do rozważenia jest to, że muszki owocowe bardzo różnią się od nas, ludzi. Właśnie to czyni je tak wygodnym źródłem do badania długowieczności. Są małe, stosunkowo proste i krótkotrwałe; jesteśmy stosunkowo duzi, złożeni i długowieczni. Utrudnia to przeniesienie wniosków z badań nad muszkami owocowymi na ludzi. To samo dotyczy badań na myszach. W rzeczywistości badania na zwierzętach jako całość nie zawsze są dobrym prognostykiem wyników na ludziach. Im zwierzę jest bliżej człowieka, tym łatwiej jest przenieść wyniki — pomyślmy o badaniach na małpach człekokształtnych. Jednak im bliżej ludzi są zwierzęta, tym trudniej jest badać długowieczność, ponieważ ich naturalna długość życia jest również dłuższa.

Innym problemem w wielu z tych badań, w tym w tym omawianym tutaj, jest poziom metodologii. Często zwierzęta niepodlegające ograniczeniom dietetycznym mogą jeść tyle, ile chcą. Pomyśl o łacińskim określeniu użytym powyżej, dowolnie lub „ku własnej przyjemności”. Grozi to wypaczeniem wyników, ponieważ różnica w długości życia pomiędzy grupą stosującą dietę a grupą stosującą dietę dowolnie przyczyną może być zły ogólny stan zdrowia grupy, której pozwolono się obżerać.

Mówiąc szerzej, skutki ograniczeń dietetycznych u ludzi będą trudne do przetestowania. Powtórzę raz jeszcze: żyjemy długo, więc uzyskanie wyników może zająć trochę czasu. Nawet wtedy istnieje tak wiele czynników wpływających na długowieczność, że trudno jest wyodrębnić tylko jeden. Wreszcie, jest mało prawdopodobne, aby ludzie mogli przestrzegać tych samych standardów ograniczenia kalorii co inne zwierzęta: powodzenia w przekonaniu kogoś, aby przez większą część życia jadł tylko 10% swojego zwykłego spożycia.

Implikacje i wnioski na wynos

Mając na uwadze, że wyniki tego najnowszego badania należy traktować z przymrużeniem oka, nadal dostarczają one cennych informacji na temat możliwego mechanizmu regulującego zdrowie mózgu i starzenie się. Według naukowców ograniczenia w diecie wzmagają ekspresję musztarda/odporność na utlenianie 1 geny, które z kolei pomagają w utrzymaniu funkcji retromerów w neuronach. Zapobiega to pogorszeniu funkcji poznawczych i pomaga zmniejszyć ryzyko chorób neurodegeneracyjnych.

Informacje te mogą być pomocne w przyszłości w opracowywaniu aktywujących farmaceutyków odporność na utlenianie 1 ekspresja niezależnie od spożycia kalorii. Eliminując pośredników, pozostałoby nam to, co najlepsze z obu światów: wszystkie korzyści wynikające z ograniczeń dietetycznych bez żadnych frustracji.

Obserwuj mnie na Świergot lub LinkedIn.